综采工作面切眼一次成巷支护技术及其优化策略

程鹏鹏

（晋城煤业集团长平公司安全监察部， 山西 晋城 048400）

引言

在综采工作面的切眼工作过程中，主要是通过安装支架前部和后部刮板运输机以及采煤机等设备的大型运输巷道，有效保证切眼顶板的安全性和稳定性，这是煤矿综采工作面回采以及设备安装的重点工作环节。因此，当前针对晋煤集团长平公司综采的第一煤层开采工作中复合顶板综采工作面一次成巷技术存在诸多问题，相关工作人员通过研究煤矿放顶复合顶板，综采工作面焊道周围围岩的形变条件，提出了相应的技术优化措施，有效解决这一工作难题。

1 工作面概况

长平公司位于山西省东南部，经过历次改扩建，现核定生产能力500 万t/年,矿井井下断层、陷落柱等地质构造多，煤体较为疏松，同时随着大采高回采工艺的推广，巷道、切眼断面都有较大幅度的增加，大断面全锚支护等工艺的采用，使得矿井顶板管理难度加大。通过对长平公司综采工作面的分析和研究，该煤矿开采工作面的切眼和顶部岩石条件为泥岩或者是砂质岩，实际厚度为3.5 m，基础盐性结构中细砂岩厚度为5.5 m，内部还包含了一定量的砂质泥岩夹层，厚度为3.2 m。底部基础岩层为砂质，泥岩厚度为7.5 m，切眼煤层的清角角度为20°～30°，平均煤层的厚度为1.5～3.5 m。

2 长平公司综采工作面支护存在的主要问题

在进行综采工作面切眼时，传统的一次成巷之后的支柱保护工作存在着许多的问题，需要结合实际情况进行解决。综采工作切面切眼一次成巷支护技术中存在的问题，需要具体情况具体分析并制定解决方案。在实际施工中难度较大，材料的消耗较大，从而无法及时采用切眼技术，无法提供保证；切眼的距离不断增加，但是支护的空间变得越来越狭小，从而无法提供支护保障。随着支护方式的更替，在更替过程中的操作难度较大，随着工作进程开采难度增大，巷道的衔接和支护建立等存在问题，以上问题都对整个煤矿创造的稳定性和安全性形成了严重的阻碍，需要结合实际情况进行解决，制定优化策略。

3 长平公司综采工作面支护的优化改进

3.1 优化策略

在煤矿开采工作时，通过复合顶板进行辅助，开展综采工作时巷道出现围岩斜面的问题对围岩支护问题产生较大影响，需要进行深入的探究，制定详细的解决方案。随着煤矿切眼工作的实施，煤矿巷道周围的岩石受到力的作用，从而形成三轴用力的形式进行转变，导致整个煤矿巷道的顶面受力压力增大，从而出现疏松，在此背景下，容易出现塌方等危险事故的发生，所以需要制定解决策略来进行优化。可以在煤矿巷道周围提供支护保护，以此来提高巷道周围的受压承受力，在此基础上转化为三轴应力形式，从而为整个煤矿巷道的安全和稳定提供保障。支护技术的形成也可以保护整个煤矿的受力程度增加，巷道周围岩石、碎石不易掉落，保护程度增加，在此基础上向更深层次探索，不断地进行探究，进而优化制定更加有效的方案。

3.2 具体实施方案

在煤矿进行开采工作时，切眼一次的大致策略如下，可以将成巷距离的大小制定在6.6 m，在煤矿后续的支护技术施工中，锚杆的范围应该控制在2.3～2.5 m 的范围内，长锚锁与巷道顶板的距离控制到3.7～5 m 之内，短锚锁在巷道顶板的正下方5.6～7.6 m 的范围之内。在进行综采工作切眼一次成巷技术时，需要结合实际情况对问题进行分析，在此基础上进行不断的探究，具体问题具体解决。在对煤矿进行开采工作时，切眼支护方法可以通过锚索、锚网、加拖梁综合支护的方式，以此来提高煤矿巷道的整体支护能力，为施工安全提供保障。具体的实施方案如下：

1）在锚杆的选择方面需要依照煤矿巷道顶板的强度大小，选择22 mm×2 600 mm，相互之间的间距大小为800 mm×800 mm，综采工作面的采空区域使用高强度锚杆来进行支护，规格大小为25 mm×2 600 mm，相互之间的间距大小设定为900 mm×900 mm。工作面当中运用玻璃钢锚杆来进行支护，规格大小为18 mm×2 000 mm，相互之间的间距设定为900 mm×960 mm。

2）在锚索选择方面巷道顶板区域，采用规格为22.8 mm×7 500 mm 和22.8 mm×4 600 mm 型号的锚锁来进行交换循环的设置，相互之间的间距大小为1 500 mm×800 mm，同时配合托梁固定，对整个煤矿开采工作面来进行支护[1-3]。

3）在锚网的选择方面，巷道顶板区域,锚网的选择规格为2 500 mm×900 mm 两块锚网，煤矿巷道周围使用规格为2 500 mm×900 mm 锚网一块，孔径距大小为40 mm×40 mm，网线直径大小为5 mm。

通过相关施工人员对综采工作面的实际开采工作状况，对巷道顶部沿线条件和底部的地质条件进行了分析和研究，最终采用了4 500 mm 和7 500 mm两种锚索循环交叉来进行设置。通过这种技术方法大大提高了整个综采工作面的支护效果，同时提高了周围岩石条件的稳定性，同时还可以有效提高周围岩石条件的整体抗压能力以及稳定性。

4 支护优化效果的分析

在煤矿的开采工作中，结合实际情况对巷道的优化情况进行检测和分析，巷道的整体宽度为6.6 m，实际的施工挖掘为275 m。此次的施工方式为一次成巷，在此基础上进行拓展挖掘。煤矿的相关工作人员通过对围岩变形的观测情况来看，需要将观测点的位置定于巷道顶板的垂直位置，实际的施工深度为6.5 m，并且在巷道顶板的表面上分别增加一个位移观测设备进行监测，分别处于巷道顶板表面以上的1.5 m、2.5 m、3.5 m、4.5 m、6.0 m 的区域范围，顶板下沉检测点编号为1 号—5 号，此次检测一共布置了三个观测点。观测的周期也随着具体情况的变化而变化，观测周期为第一周每天观测一次，第二周每三天观测一次，此次观测一直持续，直到切眼周围的扩帮靠近观测点才结束。之后每一周的观测次数为每周一次，直到保证整个围岩结构的形变量稳定，之后对采集到的数据详细进行分析，并且制定出了相应的曲线图，如图1 所示。

图1 距离顶板区域1.5～6 m 范围内的下沉量曲线图

通过图1 分析可以看出在距离煤矿巷道顶板区域1.5～6 m 的范围之内，第7 天的最大下沉量为72 mm，最小的下沉量为43 mm。通过观测数据分析可以得出结论，就是煤矿巷道的顶板随着时间的推移，下沉量累计值不断加大，但是在一周之后下沉量趋于稳定，巷道趋于稳定状态，由此可知巷道支护有着明显的效果，提供了强有力的保障。传统的支护方式已经无法满足煤矿巷道的支撑，需要不断进行改进，该支护技术有效拓展了掘进的效率，避免了塌陷、落石等情况的出现。通过该图的结论分析出对该煤矿开采工作面大跨度切眼为原形变的控制效果非常明显，该支护技术结合实际情况分析问题，能有效提高了开采工作面的安全性和稳定性，有助于煤矿巷道施工更加顺利，为施工提供了保障。

5 结语

通过对综采工作面切眼一次成巷技术的优化处理之后，整个综采工作面的掘进工作效率得到了明显的提升，同时也为煤矿开采工作单位节省了一定的成本投入，提高了煤矿开采工作的整体质量。